(57)【要約】【課題】発熱体における熱ストレスを軽減し、発熱体の変形、ねじれ、断線、破損等の発生を抑制し、信頼性の高い、寿命の長い赤外線電球及び加熱装置を提供すること。【解決手段】赤外線電球及び加熱装置においては、炭素系物質を有して構成され、細長く形成された発熱体が、少なくとも一部に屈曲した電流経路を有し、その電流経路における電流の流れ方向と直交する断面積がいずれの部位でも実質的に同じとなるよう構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素系物質を有して実質的に細長く形成された発熱体と、
前記発熱体の長手方向における両端部分に電気的に接続された保持手段と、
前記発熱体と前記保持手段を収納する絶縁管と、
前記保持手段に電気的に接続され、前記絶縁管から導出されたリード手段と、を有して構成され、
前記発熱体は、少なくとも一部に屈曲した電流経路を有し、前記電流経路における電流の流れ方向と直交する断面積が実質的に同じとなるよう構成された赤外線電球。
【請求項２】
前記発熱体における屈曲した電流経路のコーナー部分が曲面により構成された請求項１に記載の赤外線電球。
【請求項３】
前記発熱体が、蛇行した電流経路を有し、前記蛇行した電流経路における電流の流れ方向と直交する断面積が実質的に同じとなるよう構成された請求項１に記載の赤外線電球。
【請求項４】
前記発熱体は、蛇行した２つの電流経路が長手方向の中心線に対して対称的に配置されて構成され、前記２つの電流経路が同じ長さを有している請求項１に記載の赤外線電球。
【請求項５】
前記発熱体は、分岐経路と合流経路が交互に設けられた形状を有する請求項４に記載の赤外線電球。
【請求項６】
前記分岐経路における電流の流れ方向と直交する断面積が、前記合流経路における電流の流れ方向と直交する断面積の実質的に半分である請求項５に記載の赤外線電球。
【請求項７】
前記発熱体は、蛇行した複数の電流経路が長手方向の中心線を中心に対称的に配置されて構成され、前記複数の電流経路が同じ長さを有している請求項１に記載の赤外線電球。
【請求項８】
前記発熱体は、分岐経路と合流経路が交互に設けられた形状を有する請求項７に記載の赤外線電球。
【請求項９】
前記発熱体が、炭素系物質と抵抗調整物質とを含んで形成された請求項１乃至８のいずれか一項に記載の赤外線電球。
【請求項１０】
前記発熱体が、結晶化炭素及びアモルファス炭素における少なくとも１種類以上を含む混合物で形成された請求項１乃至８のいずれか一項に記載の赤外線電球。
【請求項１１】
前記発熱体が、炭素繊維を含んで形成された請求項１乃至８のいずれか一項に記載の赤外線電球。
【請求項１２】
前記発熱体が、炭素繊維による織布、不織布、又はフェルトにより構成された請求項１乃至８のいずれか一項に記載の赤外線電球。
【請求項１３】
前記発熱体が、軟性充填剤として導電性粒子が充填されて形成された請求項１乃至８のいずれか一項に記載の赤外線電球。
【請求項１４】
前記軟性充填剤の導電性粒子として黒鉛、又はカーボンブラックが充填された請求項１３に記載の赤外線電球。
【請求項１５】
前記発熱体の軟性充填剤として不揮発性のオリゴマー又はポリマー化合物、若しくは不揮発性のオリゴマー又はポリマー化合物の混合物が充填された請求項１乃至８のいずれか一項に記載の赤外線電球。
【請求項１６】
前記発熱体の軟性充填剤としてデンプン、ポリエチレン又はカルボキシメチルセルロース、若しくはデンプン、ポリエチレン又はカルボキシメチルセルロースの混合物が充填された請求項１乃至８のいずれか一項に記載の赤外線電球。
【請求項１７】
前記保持手段において、前記発熱体との接合部分に熱伝導性を有する放熱部を設けた請求項１乃至８のいずれか一項に記載の赤外線電球。
【請求項１８】
前記絶縁管内に不活性ガスが封入された請求項１乃至８のいずれか一項に記載の赤外線電球。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の赤外線電球、及び
前記赤外線電球に電力を供給制御する制御手段、を具備する加熱装置。
【請求項２０】
前記赤外線電球における帯状の発熱体の平面側が加熱対象と対向するよう当該加熱装置の正面側に配置され、前記赤外線電球の背面側に反射手段が設けられた請求項１９に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種装置における加熱手段の熱源として使用される赤外線電球に関し、特に発熱体として炭素系物質を使用した赤外線電球及びその赤外線電球を用いた加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気ストーブ、調理器、乾燥機、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の各種装置における熱源としては、例えば黒鉛などの結晶化炭素の基材に窒素化合物の抵抗値調整物質及びアモルファス炭素を加えた炭素系物質を棒状又は板状に成形した発熱体を用いた赤外線電球が広く使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、赤外線電球においては、炭素繊維により発熱体を構成した熱源の開発が進められている。例えば、炭素繊維の表面に樹脂を塗布して焼成することにより炭化層を形成し、可撓性を損なうことなく発熱特性の調整が可能な発熱体が開発されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００１−３５１７６２号公報
【特許文献２】特開２００１−２５７０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述のように、従来の赤外線電球の発熱体には、結晶化炭素、アモルファス炭素、炭素繊維等の炭素系物質を含むものが用いられている。最近、このような発熱体に対して、小型化及び高発熱化を目的として電流経路を細くするため、切り込み、スリット、孔等の加工が施されたものがある。特に、炭素繊維を用いた赤外線電球においては、発熱体となる炭素繊維の抵抗値が低いため、電流経路を細く長く形成して抵抗値を高くする工夫がなされている。しかし、上記のように、発熱体に対して切り込み、スリット、孔等の加工を施すことにより、発熱体における電流経路は細く長くなるが、その電流経路における各部位の抵抗率が大きく異なるという問題があった。即ち、電流経路において電流の流れに直交する断面形状が部位によって、例えば、直線部分と屈曲部分によって大きく異なり、その結果、各部位によって抵抗率が異なっていた。このように発熱体の電流経路において抵抗率の異なる部位が存在すると、発熱温度のばらつきが生じ、発熱体の変形、ねじれ、破損、破壊の要因となっていた。したがって、赤外線電球を熱源として使用する装置においては、優れた耐久性を有する発熱体の開発が望まれていた。
【０００４】
本発明は、従来の赤外線電球における問題を解決することを課題として、発熱体における熱ストレスを軽減し、発熱体の変形、ねじれ、断線、破損等の発生を防止し、信頼性が高く寿命の長い赤外線電球及び加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明における第１の観点の赤外線電球は、従来における課題を解決し、上記の目的を達成するために、
炭素系物質を有して実質的に細長く形成された発熱体と、
前記発熱体の長手方向における両端部分に電気的に接続された保持手段と、
前記発熱体と前記保持手段を収納する絶縁管と、
前記保持手段に電気的に接続され、前記絶縁管から導出されたリード手段と、を有して構成され、
前記発熱体は、少なくとも一部に屈曲した電流経路を有し、前記電流経路における電流の流れ方向と直交する断面積が実質的に同じとなるよう構成されている。このように構成された赤外線電球は、発熱体の電流経路における電流の流れ方向に直交する断面積が実質的に同じとなり、発熱体が均一に発熱し、発熱温度が等温度化された長尺の赤外線電球を実現できる。また、発熱体の均一発熱により温度差による熱ストレスが無くなり発熱体の破損の少ない信頼性の高い赤外線電球となる。
【０００６】
本発明における第２の観点の赤外線電球は、前記第１の観点の前記発熱体における屈曲した電流経路のコーナー部分を曲面により構成して、発熱体の電流経路における電流の流れ方向に直交する断面積を実質的に同じとしている。
【０００７】
本発明における第３の観点の赤外線電球は、前記第１の観点における前記発熱体が、蛇行した電流経路を有し、前記蛇行した電流経路における電流の流れ方向と直交する断面積を実質的に同じとなるよう構成するものである。このように構成された赤外線電球は、発熱体における熱ストレスを軽減して、発熱体の変形、ねじれ、断線、破損等の発生を大幅に抑制することが可能となる。
【０００８】
本発明における第４の観点の赤外線電球は、前記第１の観点における前記発熱体が、蛇行した２つの電流経路を長手方向の中心線に対して対称的に配置して構成され、前記２つの電流経路を実質的に同じ長さを有して構成されている。このように構成された赤外線電球は、発熱体の電流経路における抵抗率の異なる部位が無く、発熱体における熱ストレスが軽減されている。
【０００９】
本発明における第５の観点の赤外線電球において、前記第４の観点における前記発熱体は、分岐経路と合流経路が交互に設けられた形状を有する構成されている。このように構成された赤外線電球は、発熱体の電流経路を所望の抵抗値とすることが可能となる。
【００１０】
本発明における第６の観点の赤外線電球は、前記第５の観点の前記分岐経路における電流の流れ方向と直交する断面積が、前記合流経路における電流の流れ方向と直交する断面積の実質的に半分であるよう構成されている。このように構成された赤外線電球は、発熱体の発熱状態の均一化を図ることができる。
【００１１】
本発明における第７の観点の赤外線電球において、前記第１の観点における前記発熱体は、蛇行した複数の電流経路が長手方向の中心線を中心に対称的に配置されて構成され、前記複数の電流経路が同じ長さを有して構成されている。このように構成された赤外線電球は、発熱体の電流経路における抵抗率の異なる部位が無く、発熱体における熱ストレスが軽減されている。
【００１２】
本発明における第８の観点の赤外線電球において、前記第７の観点における前記発熱体は、分岐経路と合流経路が交互に設けられた形状を有している。このように構成された赤外線電球は、発熱体の電流経路を所望の抵抗値とすることが可能となる。
【００１３】
本発明における第９の観点の赤外線電球は、前記第１の観点乃至第８の観点における前記発熱体を、炭素系物質と抵抗調整物質とを含んで形成しても良い。
【００１４】
本発明における第１０の観点の赤外線電球は、前記第１の観点乃至第８の観点における前記発熱体を、結晶化炭素及びアモルファス炭素における少なくとも１種類以上を含む混合物で形成しても良い。
【００１５】
本発明における第１１の観点の赤外線電球は、前記第１の観点乃至第８の観点における前記発熱体を、炭素繊維を含んで形成されている。このように構成された赤外線電球は、発熱体が可撓性を有しており、製造上、使用上において破損等の事故の少ない信頼性の高い電源を構成することが可能となる。
【００１６】
本発明における第１２の観点の赤外線電球は、前記第１の観点乃至第８の観点における前記発熱体を、炭素繊維による織布、不織布、又はフェルトにより構成しても良い。
【００１７】
本発明における第１３の観点の赤外線電球は、前記第１の観点乃至第８の観点における前記発熱体に軟性充填剤として導電性粒子を充填して形成することも可能である。このように構成された赤外線電球は、発熱体における電気的な接触状態を確保することが可能となる。
【００１８】
本発明における第１４の観点の赤外線電球は、前記第１３の観点における前記軟性充填剤の導電性粒子として黒鉛、又はカーボンブラックを充填して構成している。このように構成された赤外線電球は、発熱体における電気的な接触状態を確保し、所定の抵抗値を設定することが可能となる。
【００１９】
本発明における第１５の観点の赤外線電球は、前記第１の観点乃至第８の観点における前記発熱体の軟性充填剤として不揮発性のオリゴマー又はポリマー化合物、若しくはそのオリゴマー又はポリマー化合物の混合物を充填して構成しても良い。
【００２０】
本発明における第１６の観点の赤外線電球は、前記第１の観点乃至第８の観点における前記発熱体の軟性充填剤としてデンプン、ポリエチレン又はカルボキシメチルセルロース、若しくはそのデンプン、ポリエチレン又はカルボキシメチルセルロースの混合物を充填して構成しても良い。
【００２１】
本発明における第１７の観点の赤外線電球は、前記第１の観点乃至第８の観点における前記保持手段において、前記発熱体との接合部分に熱伝導性を有する放熱部を設けて構成しても良い。このように構成された赤外線電球は、発熱体の熱が放熱部で冷却され、リード手段に伝わらない構成となる。
【００２２】
本発明における第１８の観点の赤外線電球は、前記第１の観点乃至第８の観点における前記絶縁管内に不活性ガスが封入されて構成されている。このように構成された赤外線電球は、発熱体の酸化を防止した構造となる。
【００２３】
本発明における第１９の観点の加熱装置は、前記第１の観点乃至前記第１８の観点の赤外線電球、及び
前記赤外線電球に電力を供給制御する制御手段、を具備する。このような構成された本発明の加熱装置においては、赤外線電球の発熱体の電流経路における抵抗率の異なる部位が無くなり、発熱体における熱ストレスが軽減され、発熱体の変形、ねじれ、断線、破損等の発生が抑制され、信頼性が高く寿命の長い加熱装置を提供することができる。
【００２４】
本発明における第２０の観点の加熱装置は、前記第１９の観点の前記赤外線電球における帯状の発熱体の平面側が加熱対象と対向するよう当該加熱装置の正面側に配置され、前記赤外線電球の背面側に反射手段が設けられた構成でも良い。
【発明の効果】
【００２５】
本発明においては、発熱体の電流経路における抵抗率の異なる部位を無くし、発熱体における熱ストレスを軽減して、発熱体の変形、ねじれ、断線、破損等の発生を抑制し、信頼性が高く寿命の長い赤外線電球及び加熱装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る赤外線電球及び加熱装置の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
《実施の形態１》
図１は本発明に係る実施の形態１の赤外線電球の構造を示す正面図である。図１において、実施の形態１の赤外線電球は、全体的に細長い帯状であり、その中央部分に屈曲部分である蛇行形状を有する発熱体１と、この発熱体１の両端を保持する保持手段１０ａ，１０ｂが絶縁管である硝子管２の内部に収納され、不活性ガス９が封入されている。各保持手段１０ａ，１０ｂにはリード手段１１ａ，１１ｂが接続されており、このリード手段１１ａ，１１ｂの一部が硝子管２の両端側から外部に導出している。
【００２８】
図１に示すように、保持手段１０ａ，１０ｂは、発熱体１の両端に接続された保持部材３ａ，３ｂと、保持部材３ａ，３ｂの外周面に巻着された放熱部４ａ，４ｂと、弾性を有するスプリング部５ａ，５ｂと、により構成されている。リード手段１１ａ，１１ｂは、スプリング部５ａ，５ｂに接続された内部リード線６ａ，６ｂと、硝子管２の外部に導出する外部リード線８ａ，８ｂと、硝子管２の封止部分に埋設され内部リード線６ａ，６ｂと外部リード線８ａ，８ｂとを接続するモリブデン箔７ａ，７ｂにより構成されている。なお、放熱部４ａ，４ｂとスプリング部５ａ，５ｂと内部リード線６ａ，６ｂは、例えばモリブデンやタングステン等の金属線により一体的に形成されている。
【００２９】
保持部材３ａ，３ｂは、円筒状の形状を有し、発熱体１の端部を挟着できるようスリットがその一端に形成されている。発熱体１の両端部は保持部材３ａ，３ｂの一端に形成されたスリットに挿入され接着剤により固着されている。保持部材３ａ，３ｂは、発熱体１からの熱を放熱する機能を有し、導電性と熱伝導性の高い材料、例えば黒鉛等により形成されている。保持部材３ａ，３ｂは、発熱体１からの熱を放熱し、コイル状の放熱部４ａ，４ｂへの熱伝導を抑制するよう構成されている。保持部材３ａ，３ｂは、モリブデンやタングステン等の弾性を有する金属線を螺旋状に成形した放熱部４ａ，４ｂに挿入され固着される。放熱部４ａ，４ｂは保持部材３ａ，３ｂの外周面に対して密着して巻き付けられており、両者は電気的に接続状態である。放熱部４ａ，４ｂは弾性を有するスプリング部５ａ，５ｂを経て内部リード線６ａ，６ｂに接続されている。内部リード線６ａ，６ｂと放熱部４ａ，４ｂとの間にスプリング部５ａ，５ｂを設けることにより、発熱体１の膨張による寸法変化を吸収できる構造を有している。
【００３０】
発熱体１は、黒鉛結晶構造を持つ繊維状の炭素物質で形成されている。実施の形態１の発熱体１は、ＰＡＮ系炭素繊維で形成されており、樹脂繊維を耐炎化処理、炭素化処理したものであり、縦糸と横糸による織物状態の炭素繊維帯体により構成されている。発熱体１は複数本の縦糸と複数本の横糸を格子状に織られた織物に添着剤を塗布して焼成したものである。なお、実施の形態１における発熱体１の長さ（２つの保持部材３ａ，３ｂの間の長さ）は４００ｍｍ、厚みは１．２ｍｍであり、発熱体１における実質的な電流経路長は、約１５００ｍｍであった。
なお、硝子管２の中に封入される不活性ガスは、例えばアルゴン、窒素、又はアルゴンと窒素の混合物である。このように不活性ガスを硝子管２の内部に封入することにより、アーク放電し難い炭素繊維より構成された発熱体１の酸化が防止され、寿命の長い赤外線電球となる。
【００３１】
図１に示しように、実施の形態１の赤外線電球において、発熱体１はその両端部以外の中央部分が蛇行形状に形成されている。即ち、発熱体１における実質的な発熱部分である蛇行領域において、電流が流れる電流経路に直交する方向の断面の面積が同じになるよう形成されている。したがって、実施の形態１の赤外線電球における発熱体１は、その両側面（図１における発熱体１の上下側面）から内側に向かって複数の切り込み（スリット）を互い違いに形成しただけのものではなく、発熱体１における電流経路のコーナー部分を曲面により形成している。このように発熱体１を蛇行形状に構成することにより、炭素繊維で形成された発熱体１の抵抗値を所望の値に設定することができると共に、蛇行領域のいずれの部位において断面積が同じとなり、発熱体１の発熱部分である蛇行領域においてはいずれの部位でも均一な温度で発熱する。
【００３２】
図２は図１に示した発熱体１における発熱部分である蛇行領域を拡大して示す正面図である。図２に示すように、発熱体１の蛇行領域において、その幅Ａ（電流経路における電流の流れ方向に直交する長さ）は直線部分及び屈曲部分のいずれの部分であっても同じである。したがって、蛇行領域における電流経路の流れ方向に直交する断面積は、発熱体１の厚みが一定であるため、いずれの部分においても同じとなる。なお、実施の形態１における発熱体１は、その蛇行領域の幅Ａが１．８ｍｍであり、蛇行領域の上下幅Ｂが７．０ｍｍであり、蛇行領域の１周期分の長さＣが３．８ｍｍである。発熱体１を上記のように形成するために、レーザー加工を用いたが切削加工やプレス加工により所望の形状を短時間で形成することも可能である。
【００３３】
また、実施の形態１の赤外線電球における発熱体１は、縦糸と横糸による織物状態の炭素繊維帯体により構成されている。実施の形態１の発熱体１においては、その長手方向（図１における左右方向）と平行に横糸が配置されるよう構成した。この発熱体１には充填剤が含まれており、繊維間の電気的接触を確実なものとしている。なお、充填剤としては、導電性粒子、例えば黒鉛、又はカーボンブラック等を充填されている。また、発熱体１の軟性充填剤としては、不揮発性のオリゴマー又はポリマー化合物、又はその混合物を充填しても良く、あるいは発熱体の軟性充填剤としてデンプン、ポリエチレン又はカルボキシメチルセルロース、若しくはそれらのいずれかを含む混合物を充填しても良い。
実施の形態１の赤外線電球における発熱体１は、前述したように炭素繊維による織布、不織布、又はフェルトにより構成されたものを用いることが可能であり、これらのものにも上記の充填剤を含ませて発熱体１における炭素繊維間の電気的接触を確実なものとすることが可能となる。
【００３４】
実施の形態１の赤外線電球における絶縁管として硝子管２を用いた例で説明したが、石英、ガラス、セラミックス、コージライト、ムライト、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、カルシア、及びシリカから選択したいずれの材料を用いて形成された絶縁管を使用することができる。
【００３５】
実施の形態１の赤外線電球における発熱体１は、上記のように構成されているため、蛇行領域の抵抗率が均一となり、発熱体１の発熱部分は均一な温度で加熱する構成となる。このため、実施の形態１の赤外線電球においては、発熱体１において熱ストレスが抑制され、変形、ねじれ、断線、破損等の発生を確実に抑制できる構成となる。また、実施の形態１の赤外線電球における発熱体１においては、赤外線電球のオン／オフ動作に伴う発熱体１の伸縮に起因するストレスを受けやすい急激に曲がったコーナー部分が形成されていないため、このようなストレスが要因となる破損等が確実に防止されている。
したがって、実施の形態１の赤外線電球においては、信頼性が高く寿命の長い赤外線電球を提供することができ、この赤外線電球を用いた加熱装置の安全性及び信頼性を高めることが可能となり、長寿命の加熱装置を実現することができる。
【００３６】
図３は、実施の形態１の赤外線電球を用いて、発熱体１の蛇行領域の温度分布を測定した結果を示しており、図３の（ａ）は横軸が蛇行領域における各部位の位置を示し、縦軸が温度である。図３の（ｂ）は発熱体１の蛇行領域における各部位ａからｋの位置を示している。各部位ａからｋは、発熱体１の電流経路の中心線Ｘ上にある。ここで、電流経路の中心線Ｘとは、電流経路における電流の流れ方向に直交する幅の中点を結んだ線である。
図３の（ａ）のグラフから明らかなように、発熱体１の蛇行領域のいずれの部位においても略一定の発熱温度（約１０３０℃）となっていた。
【００３７】
なお、実施の形態１の赤外線電球においては、保持手段１０ａ，１０ｂにおける放熱部４ａ，４ｂやスプリング部５ａ，５ｂを発熱体１の両側に設けた例で説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、例えば、保持手段における放熱部とスプリング部については発熱体１の片側にだけ設けた構成でも上記の実施の形態１の構成における効果と同様の効果を奏する。
【００３８】
実施の形態１の赤外線電球における発熱体１は、黒鉛結晶構造を持つ繊維状の炭素物質で形成された例で説明したが、黒鉛等の結晶化炭素、抵抗値調整物質、及びアモルファス炭素の混合物からなる炭素系物質で形成しても良い。このような炭素系物質により、図１に示すたような発熱体１を形成した場合、抵抗率の均一化を容易に図ることが可能となり、発熱温度の均一化を容易に達成することができる。
【００３９】
実施の形態１の赤外線電球における発熱体１は、縦糸と横糸による織物状態の炭素繊維帯体により構成された例で説明したが、炭素繊維による織布、不織布、又はフェルトにより構成されたものを用いることが可能である。
また、実施の形態１の赤外線電球における発熱体１は、蛇行領域を曲面で形成した例で説明したが、発熱体における電流経路の形状がその電流の流れの方向に直交する断面形状が同じであれば本発明に含まれるものであり、曲面形状に限定するものではない。例えば、蛇行領域のコーナー部分に面取り加工を施した屈曲形状であっても、発熱体１の電流経路における上記の断面形状がすべて同じであれば、実施の形態１の赤外線電球と同じ効果を奏する。
【００４０】
《実施の形態２》
図４は本発明に係る実施の形態２の赤外線電球の構造を示す正面図である。実施の形態２の赤外線電球は、前述の図１に示した実施の形態１の赤外線電球と発熱体の構造のみが異なっており、その他の構造は同じである。したがって、以下に説明する実施の形態２の赤外線電球において、実施の形態１における要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その説明は実施の形態１の説明を適用する。
【００４１】
実施の形態２の赤外線電球の発熱体１２は、前述の実施の形態１における発熱体１と同様に、黒鉛結晶構造を持つ繊維状の炭素物質で形成されており、同じ厚みを有している。図４に示すように、実施の形態２における発熱体１２は、蛇行した上下２つの電流経路が発熱体１２の長手方向の中心線に対して対称になるよう組み合わされた形状を有しており、上下２つの分岐経路１２ａと合流経路１２ｂが交互に設けられた形状である。図５は実施の形態２における発熱体１２の一部を拡大して示した正面図である。図５に示すように、発熱体１２における一方の分岐経路１２ａの流路幅Ｄは合流経路１２ｂの流路幅Ｅの半分に設定されている。したがって、発熱体１２の蛇行領域において、上下２つの分岐経路１２ａの電流経路に直交する方向の断面の面積（分岐経路１２ａの直交断面積）と、合流経路１２ｂの電流経路に直交する方向の断面の面積（合流経路１２ｂの直交断面積）が同じとなるよう形成されている。このように発熱体１２を２本の蛇行した電流経路を対照的に組み合わせて、分岐経路１２ａと合流経路１２ｂとを有する形状とすることにより、炭素繊維で形成された発熱体１２の電流経路を長くして抵抗値を所望の値に設定することができると共に、蛇行領域のいずれの部位（上下２つの分岐経路１２ａ，１２ａと合流経路１２ｂ）においては同じ断面積となり、発熱体１の発熱部分である蛇行領域においてはいずれの部位でも均一な温度で発熱する。
【００４２】
上記のように、実施の形態２の赤外線電球の発熱体１２は、上下２つの蛇行した電流経路が対称的に配置されて組み合わされた形状であり、合流経路１２ｂと分岐経路１２ａが交互に配置された構成を有している。したがって、合流経路１２ｂの直交断面積と上下２つの分岐経路の直交断面積が同じであり、且つ、分岐と合流を繰り返す上下２つの電流経路が同じ長さに設定されている。したがって、実施の形態２における発熱体１２の蛇行領域の抵抗値が均一になり、結果として、発熱体１２のいずれの部位においても発熱温度が同じとなり、発熱の均一化が達成されている。
【００４３】
また、実施の形態２における発熱部１２には合流経路１２ｂが直線状に形成されているため、発熱部１２の強度が前述の実施の形態１における発熱体１に比して大きくなり、ねじれに対して強い復元力を有する構成となる。さらに、実施の形態２における発熱部１２は、合流経路１２ｂと分岐経路１２ａとを交互に形成する構成であるため、前述の実施の形態１の発熱体に比してさらにテンション、熱ストレスからの変形、ねじれ、伸縮等による発熱体の破損が軽減される。
【００４４】
なお、実施の形態２における発熱体１２においては電流経路の分岐経路１２ｂが２つの場合について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、複数の経路に分岐された構成でも良く、上記の実施の形態２の発熱体１２と同様の効果を奏する。なお、実施の形態２の電流経路及び前記複数の電流経路において２次元的平面で説明したが２次元的平面に限定されるものではなく、３次元的で立体的な配置でも良く、上記の実施の形態２の発熱体１２と同様の効果を奏する。
また、実施の形態２における発熱体１２の形状は、図４及び図５に示した形状に限定されるものではなく、例えば合流経路１２ｂの長さ、分岐経路１２ａにおける実質的な電流経路長、分岐経路１２ａの個数等は、当該赤外線電球の仕様に応じて適宜設定される。
【００４５】
本発明に係る赤外線電球は、実施の形態１と実施の形態２において具体的に説明したように、発熱体が均一に発熱して発熱体における熱ストレスが軽減されているため、断線、破損の発生が確実に抑制されており、被加熱対象物を効率高く加熱する加熱装置、例えば、電気ストーブ、調理器、乾燥機、複写機、ファクシミリ、プリンタ等における熱源として広く使用することが可能である。
【００４６】
《実施の形態３》
図６は本発明に係る実施の形態３の加熱装置を示す斜視図である。図６に示す実施の形態３の加熱装置においては、前述の実施の形態１と実施の形態２において説明した赤外線電球のいずれの構成でも用いることができる装置である。
実施の形態３の加熱装置は、熱源としての赤外線電球１３と、赤外線電球１３の背面側から放射された熱線を反射して、正面側に対して実質的に平行に放射する反射板１４と、電源に接続され、赤外線電球１３の入力電流を制御する制御部１５とを有して構成されている。
【００４７】
前述のように実施の形態１と実施の形態２において説明した赤外線電球においては、発熱体の形状が実質的に細長い実質的な帯状であるため、帯体の平面側から放射される熱量が側面側から放射される熱量に比して大きいため、発熱体の平面側が加熱装置の正面側と背面側となるよう配置されている。したがって、実施の形態３の加熱装置においては、背面側から放射された熱が反射板１４により正面側へ反射されるため、発熱体の両方の平面側から放射される熱線が加熱装置の正面側から確実に放射される構成である。
【００４８】
なお、実施の形態３の加熱装置においては赤外線電球１３の背面側に反射板１４を配設した構成であるが、赤外線電球１３の絶縁管の背面に反射膜を直接形成した赤外線電球を用いて、反射板を不要とした加熱装置を構成することも可能である。
【００４９】
上記のように構成された実施の形態３の加熱装置は、実施の形態１と実施の形態２において説明した赤外線電球を用いているため、高精度な温度管理が容易な熱源制御装置となる。また、実施の形態３の構成によれば、赤外線電球１３の発熱体における熱ストレス等に起因する破損、変形、ねじれ等の発生が抑制された構成であるため、故障等の事故の大幅に少ない信頼性の高い長寿命の加熱装置となる。さらに、実施の形態３の構成によれば、加熱装置に対して振動や衝撃が加わった場合においても赤外線電球において振動や衝撃等を吸収できる構造を有しているため、安全性の高い加熱装置を提供することが可能となる。
【００５０】
なお、本発明の加熱装置は実施の形態３の構成に限定されるものではなく、所望の方向を確実に熱放射するための熱源を必要とする各種装置、例えば電気ストーブ、調理器、乾燥機、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に適用することにより、それぞれの装置の機能、特性を向上させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、赤外線電球を熱源とする装置、例えば電気ストーブ、調理器、乾燥機、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の各種装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る実施の形態１の赤外線電球の構成を示す正面図
【図２】実施の形態１における発熱体の一部を拡大して示した正面図
【図３】実施の形態１の赤外線電球における発熱体１の蛇行領域の温度分布を示す図
【図４】本発明に係る実施の形態２の赤外線電球の構成を示す正面図
【図５】実施の形態２における発熱体の一部を拡大して示した正面図
【図６】本発明に係る実施の形態３の加熱装置を示す斜視図
【符号の説明】
【００５３】
１，１２  発熱体
２  硝子管
３ａ，３ｂ  保持部材
４ａ，４ｂ  放熱部
５ａ，５ｂ  スプリング部
６ａ，６ｂ  内部リード線
７ａ，７ｂ  モリブデン箔
８ａ，８ｂ  外部リード線
９  不活性ガス
１０ａ，１０ｂ  保持手段
１１ａ，１１ｂ  リード手段
１３  赤外線電球
１４  反射板
１５  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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